2-火灾的发生与蔓延.ppt

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1、防火防爆与消防工程学石油化工学院石油化工学院 叶继红叶继红18368065661/66566118368065661/6656612、火灾的发生及蔓延内容纲要、火灾的发生及蔓延内容纲要1.1.火灾及其分类火灾及其分类火灾及其分类火灾及其分类2.2.可燃气体的起火可燃气体的起火可燃气体的起火可燃气体的起火3.3.可燃液体的起火可燃液体的起火可燃液体的起火可燃液体的起火4.4.可燃固体的起火可燃固体的起火可燃固体的起火可燃固体的起火5.5.可燃固体从阴燃向明火转变的特性分析可燃固体从阴燃向明火转变的特性分析可燃固体从阴燃向明火转变的特性分析可燃固体从阴燃向明火转变的特性分析6.6.特殊形状与特殊可

2、燃固体的起火特殊形状与特殊可燃固体的起火特殊形状与特殊可燃固体的起火特殊形状与特殊可燃固体的起火7.7.可燃气体的火灾蔓延可燃气体的火灾蔓延可燃气体的火灾蔓延可燃气体的火灾蔓延8.8.可燃液体的火灾蔓延可燃液体的火灾蔓延可燃液体的火灾蔓延可燃液体的火灾蔓延9.9.可燃固体的火灾蔓延可燃固体的火灾蔓延可燃固体的火灾蔓延可燃固体的火灾蔓延10.10.火灾蔓延过程的综合分析火灾蔓延过程的综合分析火灾蔓延过程的综合分析火灾蔓延过程的综合分析2.1 火灾及其分类火灾及其分类2.1.1 2.1.1 火灾的概念火灾的概念火灾的概念火灾的概念2.1.2 2.1.2 火灾的分类火灾的分类火灾的分类火灾的分类据据

3、GB5907-86GB5907-86消消防防基基本本术术语语：火火是是“以以释释放放热热量量并并伴伴有有烟烟或或火火焰焰或或两两者者兼兼有有为为特特征征的的燃燃烧烧现现象象”。火火灾灾就就是是“在在时时间间或或空空间间上失去控制的燃烧所造成的灾害上失去控制的燃烧所造成的灾害”。(1)根据根据GB/T4968-2008火灾分类火灾分类：A类火灾：指固体物质火灾。这种物质往往具有有机物的性质，一般在燃烧类火灾：指固体物质火灾。这种物质往往具有有机物的性质，一般在燃烧时能产生灼热的余烬，如木材、棉、毛、麻、纸张火灾等。时能产生灼热的余烬，如木材、棉、毛、麻、纸张火灾等。B类火灾：指液体火灾和可以熔化

4、的固体物质火灾。如汽油、煤油、柴油、类火灾：指液体火灾和可以熔化的固体物质火灾。如汽油、煤油、柴油、原油、甲醇、乙醇、沥青、石蜡火灾等。原油、甲醇、乙醇、沥青、石蜡火灾等。C类火灾：指气体火灾，如煤气、天然气、甲烷、乙烷、丙烷、氢气火灾等。类火灾：指气体火灾，如煤气、天然气、甲烷、乙烷、丙烷、氢气火灾等。D D类火灾：指金属火灾，如钾、钠、镁、钛、锆、锂、铝镁合金火灾等。类火灾：指金属火灾，如钾、钠、镁、钛、锆、锂、铝镁合金火灾等。2.1.3 2.1.3 2.1.3 2.1.3 火灾的原因及分类火灾的原因及分类火灾的原因及分类火灾的原因及分类 (1)1)放火。有敌对分子放火、刑事放火、精神病和

5、呆傻人放火、自焚等。放火。有敌对分子放火、刑事放火、精神病和呆傻人放火、自焚等。(2)2)违反电气安装安全规定。导线选用、安装不当，变电设备安装不符合规违反电气安装安全规定。导线选用、安装不当，变电设备安装不符合规 定，用电设备安装不符合规定，滥用不合格的熔断器、未安装避雷设备或安装不定，用电设备安装不符合规定，滥用不合格的熔断器、未安装避雷设备或安装不当，未安装排除静电设备或安装不当等。当，未安装排除静电设备或安装不当等。(3)3)违反电气使用安全规定。有短路、过负载、接触不良及其它。违反电气使用安全规定。有短路、过负载、接触不良及其它。(4)4)违反安全操作规程。有焊割、烘烤、熬炼、化工生

6、产、储存运输及其它。违反安全操作规程。有焊割、烘烤、熬炼、化工生产、储存运输及其它。(5)5)吸烟。吸烟。(6)6)生活用火不慎。生活用火不慎。(7)7)玩火。玩火。(8)8)自燃。自燃。(9)9)自然原因。如雷击、风灾、地震及其它原因。自然原因。如雷击、风灾、地震及其它原因。(10)10)其它原因及原因不明。其它原因及原因不明。2.2 可燃气体的起火可燃气体的起火2.2.1 2.2.1 起火条件起火条件起火条件起火条件2.2.2 2.2.2 热起火理论热起火理论热起火理论热起火理论 依据燃烧的三要素可知：起火是有条件的。依据燃烧的三要素可知：起火是有条件的。最最简简单单的的状状况况是是可可燃

7、燃性性气气体体与与气气体体氧氧化化剂剂(空空气气、氧氧气气等等)在在某某一一个个空空间间混混合合，当当混混合合气气的的浓浓度度达达到到某某一一个个范范围围之之后后，在在一一定定的的外外部部条条件件下下，使使化化学学反反应应剧烈加速，该空间瞬时达到高温反应状态，此时对应的外部条件称为起火条件。剧烈加速，该空间瞬时达到高温反应状态，此时对应的外部条件称为起火条件。这这种种外外部部条条件件包包含含流流体体力力学学的的许许多多参参数数，起起火火条条件件是是化化学学动动力力学学参参数数与与流流体力学参数的综合函数。体力学参数的综合函数。气体可燃物泄漏并与空气混合就形成了具有一定初始条件的预混气，其起气体

8、可燃物泄漏并与空气混合就形成了具有一定初始条件的预混气，其起火特性简化模型。简化条件为：火特性简化模型。简化条件为：V V 为该体系的容积，为该体系的容积，F F 为表面积，壁温与环境温度均为为表面积，壁温与环境温度均为T T，且与反应开，且与反应开始时混合气的初温相同。始时混合气的初温相同。反应过程中体系的各点温度、浓度相同，均为瞬时值，体系内无自然对反应过程中体系的各点温度、浓度相同，均为瞬时值，体系内无自然对流和强迫对流。流和强迫对流。h h 为体系与环境间的对流换热系数，不随温度变化。为体系与环境间的对流换热系数，不随温度变化。起火前浓度变化可以忽略不计，即起火前浓度变化可以忽略不计，

9、即Y Yi i Y Yi i=常数。常数。图2.1 预混可燃气起火的简化模型 二级化学反应临界起火条件模型二级化学反应临界起火条件模型：2.2.3 2.2.3 起火界限起火界限起火界限起火界限图2.2 着火界限示意图图2.3 临界起火温度与可燃气体浓度的关系图2.4 临界起火压力与可燃气体浓度的关系临界起火温度与临界起火压力之间的关系临界起火温度与临界起火压力之间的关系n n起火界限曲线表明：起火界限曲线表明：控制燃料浓度及环境温度、环境压力是防控制燃料浓度及环境温度、环境压力是防止着火的有效方法，在火灾防治中具有重止着火的有效方法，在火灾防治中具有重要意义。要意义。2.3 2.3 可燃液体的

10、起火可燃液体的起火2.3.1 2.3.1 2.3.1 2.3.1 可燃液体燃烧特点可燃液体燃烧特点可燃液体燃烧特点可燃液体燃烧特点 可燃液体燃烧时，火焰并不紧贴在液面上，而是在空间的某可燃液体燃烧时，火焰并不紧贴在液面上，而是在空间的某个位置。在燃烧之前，可燃液体先蒸发，其后是可燃物蒸汽的个位置。在燃烧之前，可燃液体先蒸发，其后是可燃物蒸汽的扩散，并与空气掺混形成可燃混合气，起火燃烧后在空间某处扩散，并与空气掺混形成可燃混合气，起火燃烧后在空间某处形成预混火焰或扩散火焰。形成预混火焰或扩散火焰。2.3.2 2.3.2 2.3.2 2.3.2 单个可燃液滴的起火单个可燃液滴的起火单个可燃液滴的起

11、火单个可燃液滴的起火图图2.6 2.6 液滴起火简化模型液滴起火简化模型2.3.3 炽热物体表面上液滴的起火炽热物体表面上液滴的起火n n液滴寿命：从液滴与炽热物体表面接触开液滴寿命：从液滴与炽热物体表面接触开始到液滴消失（蒸发完毕）所用的时间称始到液滴消失（蒸发完毕）所用的时间称为液滴寿命。为液滴寿命。n n以苯为例：开始时，液滴寿命随着炽热物以苯为例：开始时，液滴寿命随着炽热物体温度升高而变短，在体温度升高而变短，在118时达到最小值，时达到最小值，然后随着炽热物体温度升高而变长，在然后随着炽热物体温度升高而变长，在195 时达到最大值，以后随着炽热物体温度时达到最大值，以后随着炽热物体温

12、度升高再次变短，在升高再次变短，在840 时起火。时起火。2.4 2.4 可燃固体的起火可燃固体的起火n n2.4.1 2.4.1 2.4.1 2.4.1 可燃固体的燃烧特征可燃固体的燃烧特征可燃固体的燃烧特征可燃固体的燃烧特征n可燃固体在起火之前，通常因受热发生热解、气化反应，释放出可燃性气体，所以起火时仍首先形成气相火焰。图图2.8 固体可燃物的起火过程示意图固体可燃物的起火过程示意图 n n2.4.2 可燃固体的热解、气化可燃固体的热解、气化 在足够高温下，可燃性固体都会发生热解、气化，气体的在足够高温下，可燃性固体都会发生热解、气化，气体的在足够高温下，可燃性固体都会发生热解、气化，气

13、体的在足够高温下，可燃性固体都会发生热解、气化，气体的释放次序为：释放次序为：释放次序为：释放次序为：HH2 2OO、COCO2 2、C C2 2HH6 6、C C2 2HH4 4、CHCH4 4、焦油、焦油、焦油、焦油、COCO、HH2 2。1 1、木材的热解、气化、木材的热解、气化、木材的热解、气化、木材的热解、气化 木材受热后，水分先析出，随后才发生热解、气化析出可木材受热后，水分先析出，随后才发生热解、气化析出可木材受热后，水分先析出，随后才发生热解、气化析出可木材受热后，水分先析出，随后才发生热解、气化析出可燃性气体。温度在燃性气体。温度在燃性气体。温度在燃性气体。温度在260 26

14、0 时，可燃气体析出量迅速增加，时，可燃气体析出量迅速增加，时，可燃气体析出量迅速增加，时，可燃气体析出量迅速增加，达闪点。达闪点。达闪点。达闪点。考虑透气性、导热系数原因，垂直木纹方向较顺木纹方向考虑透气性、导热系数原因，垂直木纹方向较顺木纹方向考虑透气性、导热系数原因，垂直木纹方向较顺木纹方向考虑透气性、导热系数原因，垂直木纹方向较顺木纹方向容易起火。容易起火。容易起火。容易起火。n n2 2、高分子材料的热解、气化和液化、高分子材料的热解、气化和液化 使用激光对高分子材料加热，温度不断升高，热使用激光对高分子材料加热，温度不断升高，热使用激光对高分子材料加热，温度不断升高，热使用激光对高

15、分子材料加热，温度不断升高，热解、气化反应逐渐强化，并形成一束垂直于试件解、气化反应逐渐强化，并形成一束垂直于试件解、气化反应逐渐强化，并形成一束垂直于试件解、气化反应逐渐强化，并形成一束垂直于试件表面的白烟，并逐渐变粗更加接近于表面只有表面的白烟，并逐渐变粗更加接近于表面只有表面的白烟，并逐渐变粗更加接近于表面只有表面的白烟，并逐渐变粗更加接近于表面只有3-3-3-3-4mm4mm4mm4mm，着火形成预混火焰，最后扩散。，着火形成预混火焰，最后扩散。，着火形成预混火焰，最后扩散。，着火形成预混火焰，最后扩散。添加少量的四氯化碳添加少量的四氯化碳添加少量的四氯化碳添加少量的四氯化碳CCLCC

16、LCCLCCL可以是燃烧的速度变慢形可以是燃烧的速度变慢形可以是燃烧的速度变慢形可以是燃烧的速度变慢形成阻燃剂。成阻燃剂。成阻燃剂。成阻燃剂。2.5 2.5 2.5 2.5 可燃固体从阴燃向明火转变的特征分析可燃固体从阴燃向明火转变的特征分析可燃固体从阴燃向明火转变的特征分析可燃固体从阴燃向明火转变的特征分析 2.5.1 2.5.1 2.5.1 2.5.1 阴燃特征分析阴燃特征分析阴燃特征分析阴燃特征分析 阴阴燃燃过过程程其其燃燃烧烧反反应应发发生生在在固固体体表表面面，阴阴燃燃过过程程与与化化学学反反应应、换换热热过过程程、气体流动、物质扩散、相变等因素有关。气体流动、物质扩散、相变等因素有

17、关。图2.12 阴燃过程示意图2.5.2 2.5.2 各种参数对阴燃状态的影响各种参数对阴燃状态的影响各种参数对阴燃状态的影响各种参数对阴燃状态的影响(1)(1)可燃物种类的影响可燃物种类的影响 一般质地松软、细微、杂质少、透气性好一般质地松软、细微、杂质少、透气性好的材料阴燃性能好。的材料阴燃性能好。(2)(2)可燃物尺寸的影响可燃物尺寸的影响 一般可燃物的尺寸较大一般可燃物的尺寸较大，从上向下蔓延的阴燃与从下向上蔓，从上向下蔓延的阴燃与从下向上蔓延的阴燃向有焰燃烧转变的可能性都增大。延的阴燃向有焰燃烧转变的可能性都增大。(3)(3)氧气浓度的影响氧气浓度的影响 对于向上蔓延的阴燃来，对阴燃

18、向有焰燃烧转变有利。对于向上蔓延的阴燃来，对阴燃向有焰燃烧转变有利。对于向下蔓延的阴燃来向有焰燃烧转变更困难些，必须在较对于向下蔓延的阴燃来向有焰燃烧转变更困难些，必须在较高的氧气浓度下才行。高的氧气浓度下才行。(4)(4)阴燃反应区的形状等特性参数对阴燃转变的影响阴燃反应区的形状等特性参数对阴燃转变的影响 当底面积相同时，当底面积相同时，圆锥形反应区的表面积较圆柱形反应区的圆锥形反应区的表面积较圆柱形反应区的表面积大，接收到的氧气较多，对燃烧反应有利表面积大，接收到的氧气较多，对燃烧反应有利，所以反应区，所以反应区的最高温度较高，容易转变成有焰燃烧。的最高温度较高，容易转变成有焰燃烧。2.6

19、 2.6 2.6 2.6 特殊形状与特殊可燃固体的起火特殊形状与特殊可燃固体的起火特殊形状与特殊可燃固体的起火特殊形状与特殊可燃固体的起火 2.6.1 2.6.1 2.6.1 2.6.1 薄纸片、布等固体可燃物的起火薄纸片、布等固体可燃物的起火薄纸片、布等固体可燃物的起火薄纸片、布等固体可燃物的起火 厚度薄、面积大、总质量相对轻，热容量小，受热后升温厚度薄、面积大、总质量相对轻，热容量小，受热后升温厚度薄、面积大、总质量相对轻，热容量小，受热后升温厚度薄、面积大、总质量相对轻，热容量小，受热后升温很快，容易达到热解、气化温度，容易起火。很快，容易达到热解、气化温度，容易起火。很快，容易达到热解

20、、气化温度，容易起火。很快，容易达到热解、气化温度，容易起火。薄片物体放置的位置方向起火特性：垂直放置状态与水平薄片物体放置的位置方向起火特性：垂直放置状态与水平薄片物体放置的位置方向起火特性：垂直放置状态与水平薄片物体放置的位置方向起火特性：垂直放置状态与水平放置状态相比，自然对流有利，改善了供养条件，起火延迟时放置状态相比，自然对流有利，改善了供养条件，起火延迟时放置状态相比，自然对流有利，改善了供养条件，起火延迟时放置状态相比，自然对流有利，改善了供养条件，起火延迟时间就短些。间就短些。间就短些。间就短些。2.6.2 2.6.2 2.6.2 2.6.2 钠、镁等金属的起火钠、镁等金属的起

21、火钠、镁等金属的起火钠、镁等金属的起火 钠镁等轻金属在空气中可自然，需隔绝空气保存。钠镁等轻金属在空气中可自然，需隔绝空气保存。钠镁等轻金属在空气中可自然，需隔绝空气保存。钠镁等轻金属在空气中可自然，需隔绝空气保存。铝、铁、钛等虽在空气中不能燃烧，但在纯氧中可燃烧。铝、铁、钛等虽在空气中不能燃烧，但在纯氧中可燃烧。铝、铁、钛等虽在空气中不能燃烧，但在纯氧中可燃烧。铝、铁、钛等虽在空气中不能燃烧，但在纯氧中可燃烧。金属上方比下方燃烧更容易。金属上方比下方燃烧更容易。金属上方比下方燃烧更容易。金属上方比下方燃烧更容易。n n2.6.3 2.6.3 可燃微粒物的起火可燃微粒物的起火可燃微粒物的起火可

22、燃微粒物的起火 可燃微粒物在一般情况下是堆积存放，堆积体积较大，可燃微粒物在一般情况下是堆积存放，堆积体积较大，可燃微粒物在一般情况下是堆积存放，堆积体积较大，可燃微粒物在一般情况下是堆积存放，堆积体积较大，具有如下特点：松散，氧气容易渗入，对燃烧有利；形状、具有如下特点：松散，氧气容易渗入，对燃烧有利；形状、具有如下特点：松散，氧气容易渗入，对燃烧有利；形状、具有如下特点：松散，氧气容易渗入，对燃烧有利；形状、尺寸不固定，只要有少部分火，将导致整体起火；微粒物尺寸不固定，只要有少部分火，将导致整体起火；微粒物尺寸不固定，只要有少部分火，将导致整体起火；微粒物尺寸不固定，只要有少部分火，将导致

23、整体起火；微粒物输送多采用气动力输运，导致微粒物悬浮成为悬浮可燃微输送多采用气动力输运，导致微粒物悬浮成为悬浮可燃微输送多采用气动力输运，导致微粒物悬浮成为悬浮可燃微输送多采用气动力输运，导致微粒物悬浮成为悬浮可燃微粒物，其起火浓度下限与微粒平均直径有关。粒物，其起火浓度下限与微粒平均直径有关。粒物，其起火浓度下限与微粒平均直径有关。粒物，其起火浓度下限与微粒平均直径有关。煤粉、面粉厂，棉、麻等纺织厂要特别注意微粒物的煤粉、面粉厂，棉、麻等纺织厂要特别注意微粒物的煤粉、面粉厂，棉、麻等纺织厂要特别注意微粒物的煤粉、面粉厂，棉、麻等纺织厂要特别注意微粒物的浓度。浓度。浓度。浓度。振动将使微粒物带

24、电，微粒带电后将改变其着火性能。振动将使微粒物带电，微粒带电后将改变其着火性能。振动将使微粒物带电，微粒带电后将改变其着火性能。振动将使微粒物带电，微粒带电后将改变其着火性能。2.7.12.7.1 热烟气流引起的火灾蔓延热烟气流引起的火灾蔓延热烟气流引起的火灾蔓延热烟气流引起的火灾蔓延 以建筑室内火灾为例，当某室起火燃烧后，就会有大量的热烟以建筑室内火灾为例，当某室起火燃烧后，就会有大量的热烟气产生。由于热烟气流的加热作用，可能导致流通路上的可燃物气产生。由于热烟气流的加热作用，可能导致流通路上的可燃物着火，造成火灾的蔓延。着火，造成火灾的蔓延。图图2.13 2.13 室内可燃物着火燃烧产生热

25、烟气的示意图室内可燃物着火燃烧产生热烟气的示意图 2.7 2.7 2.7 2.7 可燃气体中的火灾蔓延可燃气体中的火灾蔓延可燃气体中的火灾蔓延可燃气体中的火灾蔓延 当可燃气体泄漏到空气中，与空气混合形成了预混可燃气，当可燃气体泄漏到空气中，与空气混合形成了预混可燃气，一旦遇到着火源就起火燃烧，形成了气体可燃物中的火灾蔓延。一旦遇到着火源就起火燃烧，形成了气体可燃物中的火灾蔓延。1 1、连续火焰区、连续火焰区 它处于热烟气的最下面它处于热烟气的最下面。大量研究结果表明：火焰。大量研究结果表明：火焰区轴线上的温度与距可燃物表面的高度无关，大体为一区轴线上的温度与距可燃物表面的高度无关，大体为一个常

26、数；轴线上垂直向上的气流速度与距可燃物表面的个常数；轴线上垂直向上的气流速度与距可燃物表面的高度的平方成正比；上升气流的直径与高度无关，也大高度的平方成正比；上升气流的直径与高度无关，也大体为一个常数。体为一个常数。2 2、间断火焰区、间断火焰区 它处于热烟气的中间部位它处于热烟气的中间部位。其轴线上的温度与距可。其轴线上的温度与距可燃物表面的高度成反比；轴线上垂直向上的气流的直径燃物表面的高度成反比；轴线上垂直向上的气流的直径与距可燃物表面的高度的平方根成正比。与距可燃物表面的高度的平方根成正比。3 3、无火焰热气流区、无火焰热气流区 它处于热烟气的最上面它处于热烟气的最上面。其轴线上的温度

27、与距可燃。其轴线上的温度与距可燃物表面高度的物表面高度的5/35/3次方成正比；轴线上垂直向上的气流次方成正比；轴线上垂直向上的气流速度与距可燃物表面高度的速度与距可燃物表面高度的1/31/3次方成正比；上升气流次方成正比；上升气流的直径与距可燃物表面的高度成正比。的直径与距可燃物表面的高度成正比。n一般室内的容积是有限的，随着热烟气的不断产一般室内的容积是有限的，随着热烟气的不断产生，热烟气将很快充满整个室内上层空间。在充生，热烟气将很快充满整个室内上层空间。在充满整个上层空间之后，随着热烟气的继续产生，满整个上层空间之后，随着热烟气的继续产生，将有一个相应的热烟气层的下降速度。当热烟气将有

28、一个相应的热烟气层的下降速度。当热烟气层下降到开口处上沿时，热烟气将向室外流动。层下降到开口处上沿时，热烟气将向室外流动。随着热烟气流的流出，可能引起其他室内可燃物随着热烟气流的流出，可能引起其他室内可燃物的着火，造成火灾蔓延。的着火，造成火灾蔓延。n所以计算热烟气层的下降速度，对于安全逃生，所以计算热烟气层的下降速度，对于安全逃生，组织灭火活动等都是非常重要的。组织灭火活动等都是非常重要的。n n无因次速度计算模型无因次速度计算模型无因次速度计算模型无因次速度计算模型:n n热烟气层下降速度模型：热烟气层下降速度模型：热烟气层下降速度模型：热烟气层下降速度模型：n随着热烟气层厚度的增加，热烟

29、气对人体随着热烟气层厚度的增加，热烟气对人体的危害越来越大。如果人的平均高度定为的危害越来越大。如果人的平均高度定为1.7m1.7m，即，即H H=1.7m=1.7m，则（，则（H H=1.7=1.7）所对应的）所对应的时间即为安全逃生时何。在此时间之后，时间即为安全逃生时何。在此时间之后，因热烟气的作用，人会缺氧中毒而失去逃因热烟气的作用，人会缺氧中毒而失去逃生能力，导致人员伤亡。生能力，导致人员伤亡。n可见热烟气层下降速度对火灾初期消防活可见热烟气层下降速度对火灾初期消防活动有重要作用。动有重要作用。有开口室内的热烟气流动n当火灾室有开口时，必须考虑当火灾室有开口时，必须考虑热烟气流的流出

30、量对热烟气热烟气流的流出量对热烟气层下降速度的影响层下降速度的影响。此时，火灾室的开口及流动状态如图。此时，火灾室的开口及流动状态如图所示。所示。n不同的火灾阶段，热烟气流的流出量是不同的不同的火灾阶段，热烟气流的流出量是不同的。如果考虑。如果考虑对安全逃生时间的影响，当热烟气层超过开口下沿时，流对安全逃生时间的影响，当热烟气层超过开口下沿时，流出的热烟气量与流入的新鲜空气量相等。出的热烟气量与流入的新鲜空气量相等。n n热烟气的流出量计算模型：热烟气的流出量计算模型：热烟气的流出量计算模型：热烟气的流出量计算模型：n n流入新鲜空气量计算模型：流入新鲜空气量计算模型：流入新鲜空气量计算模型：

31、流入新鲜空气量计算模型：n如果火灾室的开口与外界大气相通（普通的窗子）如果火灾室的开口与外界大气相通（普通的窗子），则应考虑热烟气流对火灾室相应上层窗子及相，则应考虑热烟气流对火灾室相应上层窗子及相邻建筑物的引燃作用，防止火灾的蔓延。邻建筑物的引燃作用，防止火灾的蔓延。n如果火灾室的开口与建筑物的走廊或其他房间相如果火灾室的开口与建筑物的走廊或其他房间相通，则应考虑热烟气在走廊、相邻房间及整个建通，则应考虑热烟气在走廊、相邻房间及整个建筑物内的流动，制订相应的防止火灾蔓延的对策。筑物内的流动，制订相应的防止火灾蔓延的对策。走廊中的热烟气流动走廊中的热烟气流动n因热烟气的温度较高，比重较低，与走

32、廊中的新因热烟气的温度较高，比重较低，与走廊中的新鲜空气形成了明显的分层流动状态，如图所示。鲜空气形成了明显的分层流动状态，如图所示。n n热烟气层厚度计算模型：热烟气层厚度计算模型：热烟气层厚度计算模型：热烟气层厚度计算模型：n n走廊热烟气温度下降模型：走廊热烟气温度下降模型：走廊热烟气温度下降模型：走廊热烟气温度下降模型：n热烟气流入走廊之后，热烟气将向整个建筑物内热烟气流入走廊之后，热烟气将向整个建筑物内扩散，特别是向上方扩散更快些。要研究热烟气扩散，特别是向上方扩散更快些。要研究热烟气的流动规律，就必须分析热热烟气的受力状态，的流动规律，就必须分析热热烟气的受力状态，只有改变热烟气的

33、受力状态才能改变它的运动情只有改变热烟气的受力状态才能改变它的运动情况。这正是高层建筑物中，防排烟技术的核心。况。这正是高层建筑物中，防排烟技术的核心。采用这种技术之后，可以根据火灾室的实际情况，采用这种技术之后，可以根据火灾室的实际情况，选择排烟通道和供气增压通道，有效地组织灭火选择排烟通道和供气增压通道，有效地组织灭火活动，尽快将火灾扑灭。活动，尽快将火灾扑灭。2.7.22.7.2火焰与热烟气流热辐射引起的火灾蔓延火焰与热烟气流热辐射引起的火灾蔓延n大量的氢气火焰实验结果表明：大量的氢气火焰实验结果表明：n没有炭烟生成时没有炭烟生成时，燃烧放出的热量中有，燃烧放出的热量中有10%10%通过

34、热辐射向通过热辐射向外传送；外传送；n有炭烟生成时有炭烟生成时，则通过热辐射向外传送的热量增加到，则通过热辐射向外传送的热量增加到20-20-45%45%。n 火灾中的燃烧条件较差，一般都有大量的炭烟生成，所火灾中的燃烧条件较差，一般都有大量的炭烟生成，所以通过热辐射向外传送热量的份额会更大。以通过热辐射向外传送热量的份额会更大。因此必须考虑因此必须考虑热辐射在火灾蔓延过程中的作用。热辐射在火灾蔓延过程中的作用。n n热辐射强度计算公式：热辐射强度计算公式：热辐射强度计算公式：热辐射强度计算公式：热辐射是某些物质（包括气体）在高温下发出一定热辐射是某些物质（包括气体）在高温下发出一定波长和强度

35、的热射线。例如，二氧化碳有三个主要的辐波长和强度的热射线。例如，二氧化碳有三个主要的辐射波带，即射波带，即2.6-2.8m2.6-2.8m、4.1-4.5m4.1-4.5m和和12.5-17m 12.5-17m。水的辐射波带比二氧水的辐射波带比二氧化碳化碳的多，但同样有选择性。与固的多，但同样有选择性。与固体和液体相比，气体的凝聚程度小，对于光子的吸收和体和液体相比，气体的凝聚程度小，对于光子的吸收和发射比较少。所以热辐射能流的吸收和发射不仅限于表发射比较少。所以热辐射能流的吸收和发射不仅限于表面层，而将深入到相当厚的气体层中去，乃至整个气体面层，而将深入到相当厚的气体层中去，乃至整个气体空间

36、。空间。2.8 2.8 可燃液体中的火灾蔓延可燃液体中的火灾蔓延n根据液体可燃物所处的状态，其火灾蔓延根据液体可燃物所处的状态，其火灾蔓延可能有以下几种情况：可能有以下几种情况：n油池（油罐）火灾油池（油罐）火灾n油面火灾油面火灾n含油的固面火灾含油的固面火灾n液雾火灾液雾火灾（一）油池（油罐）火灾n描述油池（油罐）火灾最重要的特征参数是描述油池（油罐）火灾最重要的特征参数是液面液面下降速度下降速度，即单位时间里油品燃料的消耗量。即单位时间里油品燃料的消耗量。大大量的实验结果表明：液面下降速度与容器直径有量的实验结果表明：液面下降速度与容器直径有关，如图所示。关，如图所示。油池火中油池火中液面

37、的下降速度应当等于火焰向液体传入液面的下降速度应当等于火焰向液体传入热量引起液体蒸发而导致液面下降的速度。热量引起液体蒸发而导致液面下降的速度。液面上方液液面上方液体蒸气的体蒸气的扩散速度决定了燃烧速度，扩散速度决定了燃烧速度，而这种燃烧的形式而这种燃烧的形式显然应为扩散火焰显然应为扩散火焰。为。为进一步分析问题打下了基础。进一步分析问题打下了基础。从火焰传入液体的热量主要包括：从火焰传入液体的热量主要包括：从容器器壁向液体的传热；从容器器壁向液体的传热；液面上方高温气体向液体的对流传热；液面上方高温气体向液体的对流传热；火焰及高温气体向液体的辐射传热等。火焰及高温气体向液体的辐射传热等。传入

38、液体的热量起到两中作用，传入液体的热量起到两中作用，一是使液体的温度升高；一是使液体的温度升高；二是使液体蒸发。二是使液体蒸发。在在油池火灾中，蒸发过程是火灾蔓延的控制过程。要控油池火灾中，蒸发过程是火灾蔓延的控制过程。要控制蒸发过程，必须控制液体与外界环境的换热过程。制蒸发过程，必须控制液体与外界环境的换热过程。因因此，采用泡沫灭火剂在液面上生成一层泡沫层，既能减此，采用泡沫灭火剂在液面上生成一层泡沫层，既能减少向液体的传热量，又能阻止液体的少向液体的传热量，又能阻止液体的燕发。燕发。扬沸现象扬沸现象n扬沸现象：即沸腾的水蒸汽带着燃烧着的油向空中飞溅。扬沸现象：即沸腾的水蒸汽带着燃烧着的油向

39、空中飞溅。一般飞溅的油滴在飞溅过程中和散落后将继续燃烧，造成一般飞溅的油滴在飞溅过程中和散落后将继续燃烧，造成火灾的迅速扩大。火灾的迅速扩大。n研究结果表明，飞溅高度和散落面积与油层厚度、油池直研究结果表明，飞溅高度和散落面积与油层厚度、油池直径等有关，一般散落面积的直径（径等有关，一般散落面积的直径（D D）与油池直径（）与油池直径（d d）之）之比均在比均在1010以上，即以上，即D D/d d1010。n由于扬沸带出的燃油原来呈池火燃烧状态，喷出之后呈液由于扬沸带出的燃油原来呈池火燃烧状态，喷出之后呈液滴燃烧状态，改善了燃烧条件，燃烧强度大大提高，危险滴燃烧状态，改善了燃烧条件，燃烧强度

40、大大提高，危险性随着增加。性随着增加。因此，对油池火灾而言，一定要避免扬沸现因此，对油池火灾而言，一定要避免扬沸现象的发生象的发生（二）油面火灾蔓延（二）油面火灾蔓延n油面火：油面火：指的是在大面积的水面上，有一层较薄的浮油，指的是在大面积的水面上，有一层较薄的浮油，这种浮油燃烧时引起的火灾称为油面火。这种浮油燃烧时引起的火灾称为油面火。n油面火与油池火的区别在于：油面火与油池火的区别在于：油面火有一个不断的扩大过油面火有一个不断的扩大过程。一旦着火，很快就在整个油面上形成火焰。由于燃烧程。一旦着火，很快就在整个油面上形成火焰。由于燃烧情况不同，蔓延规律也不同，描述该过程的参数也不相同。情况不

41、同，蔓延规律也不同，描述该过程的参数也不相同。n在静止环境中，油的初温对火焰蔓延速度有显著影响。开在静止环境中，油的初温对火焰蔓延速度有显著影响。开始时油面火蔓延速度随着初温的升高而变大；始时油面火蔓延速度随着初温的升高而变大；当初温达到当初温达到某个值之后，油面火蔓延速度趋于某个常数。某个值之后，油面火蔓延速度趋于某个常数。实验结果表明，实验结果表明，当油的初温低于闪点温度时，液面上形成的当油的初温低于闪点温度时，液面上形成的是扩散火焰为主的燃烧形式。是扩散火焰为主的燃烧形式。要维持燃烧，就要保证液体具有一要维持燃烧，就要保证液体具有一定的蒸发速度，也就是说火焰必须向火焰面前方的液体传送足够

42、定的蒸发速度，也就是说火焰必须向火焰面前方的液体传送足够的热量，使该部分的液体升温。这样，在火焰面前方的液体与火的热量，使该部分的液体升温。这样，在火焰面前方的液体与火焰面正下方的液体之间就产生了温度差，由温度差而引起了表面焰面正下方的液体之间就产生了温度差，由温度差而引起了表面张力差，在表面张力差的作用下，便产生了表面流，使得温度较张力差，在表面张力差的作用下，便产生了表面流，使得温度较高的液体不断流向火焰面的前方以保证液体的蒸发速度与火焰蔓高的液体不断流向火焰面的前方以保证液体的蒸发速度与火焰蔓延速度的平衡。延速度的平衡。n在在逆风条件下，液体的初温对火蔓延速度有显著影逆风条件下，液体的初

43、温对火蔓延速度有显著影响响；n顺顺风条件下，液体的初温几乎对火蔓延速度没有影响，风条件下，液体的初温几乎对火蔓延速度没有影响，火蔓延速度主要受风速的影火蔓延速度主要受风速的影响。响。n这这个结果提示我们：在灭油面火时，最好采用个结果提示我们：在灭油面火时，最好采用逆向逆向灭灭火方式。火方式。液面火液面火n在有相对风速环境中，液面一般也有波动，研究在有相对风速环境中，液面一般也有波动，研究液面波动液面波动对火蔓延速度对火蔓延速度的影响，以便更真实地描述液面火的蔓延规律。的影响，以便更真实地描述液面火的蔓延规律。n液面火常用来清除泄漏在海面上的石油，液面火由于长时间燃烧，油层液面火常用来清除泄漏在

44、海面上的石油，液面火由于长时间燃烧，油层下面的水温升高到沸点之后，水的沸腾导致石油飞溅，促进了从油层向下面的水温升高到沸点之后，水的沸腾导致石油飞溅，促进了从油层向水层的传热，这反而使得油面火容易熄灭，这点与油池火完全不同。水层的传热，这反而使得油面火容易熄灭，这点与油池火完全不同。n一旦油面火熄灭对清除漏油又十分不利；另外因这时的油层薄、面积大，一旦油面火熄灭对清除漏油又十分不利；另外因这时的油层薄、面积大，一般不会产生油池火中的扬沸现象。一般不会产生油池火中的扬沸现象。n在液面火中由于油与水的互相掺混，再加上液面的波动，可能产生油的在液面火中由于油与水的互相掺混，再加上液面的波动，可能产生

45、油的乳化现象。乳化的程度不同，对火蔓延速度的影响也不同。另外还应注乳化现象。乳化的程度不同，对火蔓延速度的影响也不同。另外还应注意，液面火中的乳化作用（微爆燃烧）与在燃烧器中燃烧的作用不同，意，液面火中的乳化作用（微爆燃烧）与在燃烧器中燃烧的作用不同，没有促进燃烧的作用。没有促进燃烧的作用。（三）含油的固面火灾（三）含油的固面火灾n当有泄漏到地面上，当有泄漏到地面上，地面就成了含有可燃物的地面就成了含有可燃物的固固面面，一旦，一旦着火燃烧就形成了含油的固面火。着火燃烧就形成了含油的固面火。n研究结果表明：含油固面火的燃烧特性与下列因素有关：研究结果表明：含油固面火的燃烧特性与下列因素有关：可燃

46、性液体的闪点可燃性液体的闪点地面及可燃性液体的温度地面及可燃性液体的温度地面的形状和倾斜角度地面的形状和倾斜角度地面土著的粉径分布地面土著的粉径分布火焰引起的对流情况火焰引起的对流情况相对速度的大小及方向相对速度的大小及方向地面土质材料的热物理性能地面土质材料的热物理性能火焰的蔓延方向等火焰的蔓延方向等（四）液雾火灾（四）液雾火灾n当燃油容器或输油管道破裂时，燃油就从容器内当燃油容器或输油管道破裂时，燃油就从容器内或管道内喷出而形成油雾。此时一旦着火燃烧，或管道内喷出而形成油雾。此时一旦着火燃烧，就会形成油雾中的火灾蔓延就会形成油雾中的火灾蔓延。n油雾的燃烧在动力装置（例如喷气发动机燃烧室、油

47、雾的燃烧在动力装置（例如喷气发动机燃烧室、内燃机气缸、油炉等）中的应用很广泛，所以研内燃机气缸、油炉等）中的应用很广泛，所以研究得比较多。究得比较多。n燃油容器破裂或输油管道破裂所形成的喷雾条件燃油容器破裂或输油管道破裂所形成的喷雾条件一般很差，所以雾化质量不高。这样的液滴尺寸一般很差，所以雾化质量不高。这样的液滴尺寸较大，而且大滴的比重也较高；环境温度多为室较大，而且大滴的比重也较高；环境温度多为室温，相对来讲较低，对蒸发也很不利，且着火然温，相对来讲较低，对蒸发也很不利，且着火然烧后多形成滴群扩散火焰。烧后多形成滴群扩散火焰。n油雾火焰一般分为油雾火焰一般分为4 4种：种：n 预蒸发型的气

48、相燃烧火焰，预蒸发型的气相燃烧火焰，n例如：当雾化质量好，距离喷咀较远，环境温度又比较高例如：当雾化质量好，距离喷咀较远，环境温度又比较高时，多形成这种火焰，所以这种火焰具有预混气体燃烧的时，多形成这种火焰，所以这种火焰具有预混气体燃烧的特点；特点；n滴群扩散燃烧火焰，滴群扩散燃烧火焰，n例如：当雾化质量不好，距离喷咀较近，环境温度比较低例如：当雾化质量不好，距离喷咀较近，环境温度比较低时，多形成这种火焰，所以这种火焰具有扩散火焰燃烧的时，多形成这种火焰，所以这种火焰具有扩散火焰燃烧的特点；特点；n预蒸发与滴群扩散燃烧的复合型火焰，预蒸发与滴群扩散燃烧的复合型火焰，n例如：当小滴进入燃烧区之前

49、已蒸发完，形成具有一定浓例如：当小滴进入燃烧区之前已蒸发完，形成具有一定浓度的预混可燃气，而大滴还没有蒸发完便进入了燃烧区，度的预混可燃气，而大滴还没有蒸发完便进入了燃烧区，这样就形成了预蒸发与滴群扩散燃烧的复合型火焰；这样就形成了预蒸发与滴群扩散燃烧的复合型火焰；n 预蒸发燃烧与滴群扩散蒸发的复合型火焰。预蒸发燃烧与滴群扩散蒸发的复合型火焰。例如：当小滴进入燃烧区时，已蒸发大部分，但并没有例如：当小滴进入燃烧区时，已蒸发大部分，但并没有蒸发完，也就是说此时液滴半径很小，液滴温度必定也很蒸发完，也就是说此时液滴半径很小，液滴温度必定也很低，这样其周围环境温度要很高才能着火，稍低则不能着低，这样

50、其周围环境温度要很高才能着火，稍低则不能着火。大滴进入燃烧区时没有蒸发完，一般多继续蒸发，很火。大滴进入燃烧区时没有蒸发完，一般多继续蒸发，很少也可着火燃烧形成液滴扩散燃烧。但总体来看，这种情少也可着火燃烧形成液滴扩散燃烧。但总体来看，这种情况以预蒸发燃烧与滴群扩散蒸发为主。结合火灾中液雾火况以预蒸发燃烧与滴群扩散蒸发为主。结合火灾中液雾火焰的具体条件，显然滴群扩散燃烧是主要的燃烧形式，但焰的具体条件，显然滴群扩散燃烧是主要的燃烧形式，但也或多或少地有其他燃烧形式。也或多或少地有其他燃烧形式。大液滴在燃烧过程中，不断下降，如果没有燃烧完就落大液滴在燃烧过程中，不断下降，如果没有燃烧完就落到了地